(57)【要約】【課題】  定着装置の構成部材を所定の関係を満たすように設定配置することにより、画像乱れの発生を防止することが可能な定着装置を提供する。【解決手段】  定着ベルト４１と、定着ニップ部Ｎを形成する定着ローラ４４及び加圧ローラ４５と、定着ベルト４１の内周面に接触するように固定配置された加熱板４７と、複数の押圧ローラ５６〜５８により張架されると共に、定着ベルト４１の外周面に圧接されて、定着ベルト４１に従動して回転する押圧ベルト４８とを備え、記録用紙Ｐの搬送方向に沿って、複数の押圧ローラ５６〜５８のうち、最下流に配置された押圧ローラ５６の回転中心から定着ニップ部Ｎの最上流部までの距離をＬ（ｍｍ）、プロセススピードをＳ（ｍｍ／ｓ）、加熱板温度をＴ（℃）としたとき、Ｌ×（Ｔ−９７）／Ｓ≦４．７の関係を満たすように設定配置されていることを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のローラに張架されて所定の方向に回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを介して互いに圧接するように対向配置され、その接触領域において定着ニップ部を形成する定着ローラ及び加圧ローラと、定着ニップ部よりも定着ベルトの回転方向上流側において、この定着ベルトの内周面に接触するように固定配置された加熱板と、この加熱板に対向して配設された複数の押圧ローラと、これら複数の押圧ローラにより張架されると共に、前記定着ベルトの外周面に圧接されて、この定着ベルトに従動して回転する無端状の押圧ベルトとを備え、トナー像が担持された記録用紙を所定の方向に搬送して前記定着ベルトと押圧ベルトとの間に導き入れる定着装置において、
前記記録用紙の搬送方向に沿って、前記複数の押圧ローラのうち、最下流に配置された押圧ローラの回転中心から定着ニップ部の最上流部までの距離をＬ（ｍｍ）、プロセススピードをＳ（ｍｍ／ｓ）、加熱板温度をＴ（℃）としたとき、
前記定着装置は、
Ｌ×（Ｔ−９７）／Ｓ≦４．７
の関係を満たすように設定配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ニップ部の用紙搬送方向下流側において、記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してから剥離させる剥離手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記剥離手段は、前記記録用紙を所定の温度まで冷却する冷却手段を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
複数のローラに張架されて所定の方向に回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを介して互いに圧接するように対向配置され、その接触領域において定着ニップ部を形成する定着ローラ及び加圧ローラと、定着ニップ部よりも定着ベルトの回転方向上流側において、この定着ベルトの内周面に接触するように固定配置された加熱板と、この加熱板に対向して配設された複数の押圧ローラと、これら複数の押圧ローラにより張架されると共に、前記定着ベルトの外周面に圧接されて、この定着ベルトに従動して回転する無端状の押圧ベルトとを備え、トナー像が担持された記録用紙を所定の方向に搬送して前記定着ベルトと押圧ベルトとの間に導き入れる定着装置において、
前記定着ベルトの進行方向に沿って、前記複数の押圧ローラのうち、最下流に配置された押圧ローラの回転中心から定着ニップの最上流部までの定着ベルトの長さをＬ（ｍｍ）、定着ベルトの進行速度をＳ（ｍｍ／ｓ）、定着ベルトの温度をＴ（℃）としたとき、
前記定着ベルトは、
Ｌ×（Ｔ−９７）／Ｓ≦４．７
の関係を満たすように設定配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記定着ニップ部の用紙搬送方向下流側において、記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してから剥離させる剥離手段をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記剥離手段は、前記記録用紙を所定の温度まで冷却する冷却手段を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着対象のトナー像を担持する記録用紙を、加熱されて回転する無端状の定着ベルトに圧接させて密着させたままの状態で搬送した後に剥離させるタイプの定着装置に係り、特に、定着時に記録用紙から水蒸気が発生して定着ベルトとの間に介在することに起因した画像乱れを防止することが可能な定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特許第２８１３２９７号公報
【特許文献２】特開平９−２８１８２２号公報
【特許文献３】特開２００１−１６６６１７号公報
【特許文献４】特開平６−３１４０４１号公報
【特許文献５】特開平９−１６０４０５号公報
【０００３】
一般に、カラー電子写真画像形成装置においては、高い画像光沢度を得ることが色再現性を良くするために必要である。このため、一対の定着ローラ又は定着ローラと定着ベルト又は一対の定着ベルトといった定着手段で、未定着トナー画像を有する記録用紙を挟持し加熱搬送する定着装置では、定着ローラあるいは定着ベルトを高温化することにより画像光沢度を高くすることが行われている。しかし、このような定着温度の高温化はトナーオフセットを生じさせ易くなる。
【０００４】
こうしたトナーオフセットを回避するため、加熱ローラと従動ローラで張架された定着ベルトと、従動ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有する定着装置において、従動ローラと加圧ローラとで形成した定着ニップ部に記録用紙が進入する上流側で、トナーと記録用紙を定着ベルトからの輻射熱で予熱して、定着ベルトの設定温度を低くすることができる定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、輻射熱を利用した予熱手段を用いて高速定着を行うためには、装置全体が大型化する。そこで、予熱手段により、記録用紙を定着ベルトに接触させることにより熱伝導を利用して予熱を行い、装置の小型化等を図った定着装置も提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。
【０００６】
このような熱伝導を利用した予熱手段を用いた定着装置の例として、特許文献２では、加熱ローラと従動ローラとの間に張架された無端状の定着ベルトと、その従動ローラに対向して設けられた加圧ローラとを備え、従動ローラに支持された定着ベルトと加圧ローラとの間に形成される定着ニップ部の上流側において定着ベルトに圧接する補助ローラを設けた定着装置が提示されている。
【０００７】
また、特許文献３では、第１定着ローラと発熱ローラとの間に張架されたベルト部材と、この第１定着ローラとの間でニップ部を形成する第２定着ローラとを備え、ベルト部材の内側より当接してそのベルト部材を加熱する面状の発熱体を設け、ベルト部材に転写材を静電的に密着させて予備加熱を行うと共に、ニップ部にて記録用紙上のトナー像を定着するようにした定着装置が提示されている。
【０００８】
さらに、特許文献４では、圧接ニップ部に被加熱材を導入して、この被加熱材を耐熱性フィルムと一緒に圧接ニップ部に挟持搬送することにより加熱体の熱を耐熱性フィルムを介して被加熱材に付与し、この加熱体の複数の発熱分布のピークのうち、少なくとも１つが被加熱材搬送方向上流側に配設されている定着装置が提示されている。
【０００９】
さらにまた、特許文献５では、平行に設けられた第一ローラ及び第二ローラに掛け渡された無端状の定着ベルトと、この定着ベルトの外側で当接する第三ローラと、定着ベルトの内側で、第三ローラとのニップ部の上流側の所定位置に設けられた加熱部材と、定着ベルトの第三ローラへの巻き始め位置で第三ローラを押圧する定着ベルト内部に設けられた押圧部材とを備えた定着装置が提示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の先行技術にあっては、いずれも予熱部で加熱された記録用紙から水蒸気が発生し、この水蒸気が記録用紙と定着ベルトとの間に介在することにより浮きが生じ、一部のトナーが記録用紙から定着ベルトに転移する。この転移したトナーは、その後、定着ニップ部で定着ベルトから記録用紙に再転移される際には、転移前に存在していた記録用紙上の位置からズレるため、画像乱れが発生するという問題が生じていた。
【００１１】
そこで、本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、定着装置の構成部材を所定の関係を満たすように設定配置することにより、画像乱れの発生を防止することが可能な定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、複数のローラに張架されて所定の方向に回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを介して互いに圧接するように対向配置され、その接触領域において定着ニップ部を形成する定着ローラ及び加圧ローラと、定着ニップ部よりも定着ベルトの回転方向上流側において、この定着ベルトの内周面に接触するように固定配置された加熱板と、この加熱板に対向して配設された複数の押圧ローラと、これら複数の押圧ローラにより張架されると共に、前記定着ベルトの外周面に圧接されて、この定着ベルトに従動して回転する無端状の押圧ベルトとを備え、トナー像が担持された記録用紙を所定の方向に搬送して前記定着ベルトと押圧ベルトとの間に導き入れる定着装置において、前記記録用紙の搬送方向に沿って、前記複数の押圧ローラのうち、最下流に配置された押圧ローラの回転中心から定着ニップ部の最上流部までの距離をＬ（ｍｍ）、プロセススピードをＳ（ｍｍ／ｓ）、加熱板温度をＴ（℃）としたとき、前記定着装置は、Ｌ×（Ｔ−９７）／Ｓ≦４．７の関係を満たすように設定配置されていることを特徴とする。
【００１３】
一般に、定着ニップ部の上流側に加熱手段を有し、この加熱手段により定着ベルトを予備加熱する方式の定着装置においては、定着ベルトにより加熱された記録用紙から水蒸気が発生し、この水蒸気が定着ベルトと記録用紙との間に介在することにより、記録用紙の浮きが生じ、像ずれといった画像乱れが生じる場合がある。
【００１４】
本発明者らは、こうした水蒸気が発生することに起因した画像乱れは、時間（Ｌ／Ｓ）と温度（Ｔ）との積に相関があり、さらに、所定の関係を満たすことにより、こうした画像乱れを防止することができることを見出した。
【００１５】
そこで、上述のように構成した本発明に係る定着装置は、無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを介して互いに圧接するように対向配置された定着ローラ及び加圧ローラと、定着ニップ部よりも定着ベルトの回転方向上流側において、この定着ベルトの内周面に接触するように固定配置された加熱板と、この加熱板に対向して配設された複数の押圧ローラと、これら複数の押圧ローラにより張架されると共に、前記定着ベルトの外周面に圧接されて、この定着ベルトに従動して回転する無端状の押圧ベルトとを備え、トナー像が担持された記録用紙を所定の方向に搬送して、前記定着ベルトと押圧ベルトとの間に導き入れる定着装置において、記録用紙の搬送方向に沿って、複数の押圧ローラのうち、最下流に配置された押圧ローラの回転中心から定着ニップ部の最上流部までの距離をＬ（ｍｍ）、プロセススピードをＳ（ｍｍ／ｓ）、加熱板温度をＴ（℃）としたとき、Ｌ×（Ｔ−９７）／Ｓ≦４．７という所定の関係を満たすように設定配置されているので、定着装置の構成部材を上述の所定の関係を満たすように設定配置することにより、過剰な水蒸気の発生を抑制すると共に、定着ベルトから記録用紙が浮く前に記録用紙を定着ニップ部に進入させることができ、画像乱れの発生を防止することができる。
【００１６】
また、前記定着ニップ部の用紙搬送方向下流側において、記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してから剥離させる剥離手段をさらに備えていてもよい。
【００１７】
この場合は、定着ニップ部の用紙搬送方向下流側において、記録用紙を定着ベルトの外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してから剥離させる剥離手段をさらに備えているので、定着ニップ部通過後の記録用紙上の定着画像が安定した後に剥離させることができ、これにより画像品質の向上を図ることができる。
【００１８】
さらに、前記剥離手段は、前記記録用紙を所定の温度まで冷却する冷却手段を含んでいてもよい。
【００１９】
この場合は、剥離手段が、記録用紙を所定の温度まで冷却する冷却手段を含んでいるので、定着画像の記録用紙上への安定した定着を促進することができる。
【００２０】
また、本発明に係る定着装置は、複数のローラに張架されて所定の方向に回転する無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを介して互いに圧接するように対向配置され、その接触領域において定着ニップ部を形成する定着ローラ及び加圧ローラと、定着ニップ部よりも定着ベルトの回転方向上流側において、この定着ベルトの内周面に接触するように固定配置された加熱板と、この加熱板に対向して配設された複数の押圧ローラと、これら複数の押圧ローラにより張架されると共に、前記定着ベルトの外周面に圧接されて、この定着ベルトに従動して回転する無端状の押圧ベルトとを備え、トナー像が担持された記録用紙を所定の方向に搬送して前記定着ベルトと押圧ベルトとの間に導き入れる定着装置において、前記定着ベルトの進行方向に沿って、前記複数の押圧ローラのうち、最下流に配置された押圧ローラの回転中心から定着ニップの最上流部までの定着ベルトの長さをＬ（ｍｍ）、定着ベルトの進行速度をＳ（ｍｍ／ｓ）、定着ベルトの温度をＴ（℃）としたとき、前記定着ベルトが、Ｌ×（Ｔ−９７）／Ｓ≦４．７の関係を満たすように設定配置されていることを特徴とする。
【００２１】
このように構成した本発明に係る定着装置においては、定着ベルトの進行方向に沿って、複数の押圧ローラのうち、最下流に配置された押圧ローラの回転中心から定着ニップの最上流部までの定着ベルトの長さをＬ（ｍｍ）、定着ベルトの進行速度をＳ（ｍｍ／ｓ）、定着ベルトの温度をＴ（℃）としたとき、定着ベルトが、Ｌ×（Ｔ−９７）／Ｓ≦４．７という所定の関係を満たすように設定配置されているので、定着ベルトの簡易な設定配置により、過剰な水蒸気の発生を抑制して画像乱れの発生を防止することができる定着装置を容易に実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、定着装置の構成部材を所定の関係を満たすように設定配置することにより、過剰な水蒸気の発生を抑制すると共に、定着ベルトから記録用紙が浮く前に記録用紙を定着ニップ部に進入させることができ、画像乱れの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜実施の形態＞
【００２４】
まず、本発明に係る定着装置の概略構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【００２５】
図１に示されるように、本発明を具現化した定着装置１０は、所定の方向（例えば、反時計方向）に回転する無端状の定着ベルト４１を備え、この定着ベルト４１は第一加熱ローラ４２と、この第一加熱ローラ４２の下方に配置された第二加熱ローラ５０と、この第二加熱ローラ５０と略平行な位置に配置された定着ローラ４４と、第一加熱ローラ４２の上方に配置されたアイドラーローラ５１とにより張架されている。また、この定着ベルト４１を介して、定着ローラ４４と対向して加圧ローラ４５が設けられており、その接触領域により定着ニップ部Ｎが構成されている。そして、定着ローラ４４と第二加熱ローラ５０との間の領域には、所定の曲率を有する加熱板４７が、これらのローラ４４，５０間に懸架された定着ベルト４１の内周面と圧接するように配設されている。
【００２６】
さらに、定着ベルト４１と反対方向（例えば、時計方向）に回転する押圧ベルト４８を備え、この押圧ベルト４８は、加圧ローラ４５と、加熱板４７に対向して配置された押圧ローラ５６〜５８と、テンションローラ６０とにより張架され、加熱板４７から定着ニップ部Ｎに亘る領域において、定着ベルト４１と当接するように構成されている。
【００２７】
なお、定着ベルト４１及び押圧ベルト４８は、定着ニップ部Ｎの用紙搬送方向下流側に、さらに延在するように張架配置されてもよく、記録用紙Ｐをこの定着ベルト４１の外周面に密着させた状態で所定の距離だけ搬送してから剥離させるように構成してもよい。さらに、必要に応じて、定着ニップ部Ｎの用紙搬送方向下流側に、トナー像Ｔが加熱定着された記録用紙Ｐを冷却する冷却装置を配設してもよい。このように所定の距離だけ搬送してから剥離させることにより、定着ニップ部Ｎ通過後の記録用紙Ｐ上の定着画像が安定し、画像品質の向上を図ることができる。また、冷却装置を配設することにより、定着画像の記録用紙Ｐ上への安定した定着を促進することができる。
【００２８】
次に、本発明に係る定着装置１０の各構成部材の詳細について説明する。
【００２９】
まず、定着ベルト４１は、例えば、カーボンブラックを含有させたポリイミド等からなる厚さ５０μｍ程度のベルト基材上に、厚さ６０μｍ程度のシリコーン共重合体（硬度：例えば２４°）等からなる弾性層をこの順に形成した構造のものである。
【００３０】
第１加熱ローラ４２は、例えば、外径が８０〜１００ｍｍからなる円筒状の金属製ローラの内部にハロゲンランプ等の加熱源を配置したものであり、定着ベルト４１をその外周面側から加熱する。このように定着ベルト４１の外周面側から加熱する加熱手段を使用することにより、定着ベルト４１として比較的厚いベルトを使用しても、その定着ベルトの外周面を所望の温度まで容易に加熱することができる。一方、第２加熱ローラ５０は、例えば、外径が５０〜６０ｍｍからなる円筒状の金属（アルミニウム等）製ローラの内部にハロゲンランプ等の加熱源を配置したものであり、定着ベルト４１をその内周面側から加熱する。そして、第１及び第２加熱ローラ４２、５０の各表面温度を検知するために設置された温度検知センサの検知結果に基づいて、それぞれの加熱温度が制御されるようになっている。
【００３１】
また、第一加熱ローラ４２の外周側には、そのローラ表面に接して清掃を行うための巻取りウエブ方式のクリーニング装置６０が配設されている。クリーニング装置６０は、そのクリーニング用ウエブ５２としてシリコーンオイル等の離型剤を含浸させたものを使用し、かかるウエブ５２を送り出しローラから所定量ずつ送り出して巻取りローラに巻き取らせる過程で、押圧ローラ５３によって、このウエブ５２を第一加熱ローラ４２の表面に押し当てている。これにより、定着ベルト４１から第一加熱ローラ４２に転移付着したトナー等を除去して清掃すると共に、第一加熱ローラ４２の表面に微量の離型剤を塗布して定着ベルト４１の外周面に転移供給するようになっている。
【００３２】
定着ローラ４４及び加圧ローラ４５は、例えば、外径が９５ｍｍ、肉厚が６ｍｍからなる円筒形の金属（アルミニウム等）製ローラ基体に、シリコーンゴム（硬度：例えば１７°程度）等からなる厚さ６ｍｍ程度の耐熱弾性層を形成した構造のものである。また、定着ローラ４４は、固定した状態で回転可能に支持され、加圧ローラ４５は、不図示の加圧機構により所定の加圧力（例えば、ニップ荷重が約１５００Ｎ程度の荷重付加でニップ圧が約０．３Ｎ／ｍｍ2）で、定着ローラ４４に定着ベルト４１を介して圧接すると共に、その定着ニップ部Ｎの幅（ローラ回転方向の長さ寸法）が２０ｍｍ程度となるように配設されている。
【００３３】
さらに、定着ローラ４４及び加圧ローラ４５は、その内部空間にハロゲンランプ等の加熱源を有し、このローラ４４，４５を定着動作時の温度まで上昇させるいわゆるウォームアップ時と定着動作時に加熱を行うようにしている。定着ローラ４４及び加圧ローラ４５のそれぞれの加熱源は、各ローラ４４，４５の表面温度を検知するために設置された温度検知センサの検知結果に基づいて、各加熱動作（電源の供給）が制御されるようになっている。
加熱板４７は、定着ベルト４１に接触する側の面がそのベルト回転方向（本実施の形態においては、図中反時計方向）に沿って、例えば、Ｒ９００程度の曲率からなる湾曲鏡面に形成された厚さ３ｍｍ程度のアルミニウム基板と、定着ベルト４１に接触しない側の面に配置され、加熱板４７を所定の温度にまで加熱するラバーヒータとで構成されている。そして、この加熱板４７は、定着ベルト４１に沿った長さが、２００〜４００ｍｍ程度であり、第２加熱ローラ５０の下流側の近傍位置から定着ニップ部Ｎの上流側の近傍位置までの領域において、定着ベルト４１に沿って配置されている。
【００３４】
押圧ベルト４８は、ポリイミド等からなる厚さ１３０μｍ程度の無端状のベルト基材上に、シリコーンゴム等からなる厚さ２０μｍ程度の弾性層をこの順に積層形成した構造のものであり、そのベルト幅は、定着ベルト４１と略同等の幅である。また、押圧ベルト４８は、３つの押圧ローラ５６，５７，５８と、テンション用ローラ６０と、加圧ローラ４５とに張架されており、押圧ローラ５６〜５８間で、これらの押圧ローラ５６〜５８により加熱板４７に支持された定着ベルト４１の外周面に圧接され、定着ベルト４１に従動して回転するようになっている。
【００３５】
上記３つの押圧ロール５６，５７，５８のうち、上流側に配置された２つの押圧ローラ５７，５８は、例えば、外径が３０〜４０ｍｍの金属製ローラ芯材にシリコーンゴム等からなる厚さが４ｍｍ程度の弾性層を形成したものであり、最下流に配置された押圧ローラ５６は、加圧ローラ４５に近接して配置されるため、例えば、外径が１０〜２０ｍｍの金属製ローラ芯材にシリコーンゴム等からなる厚さが４ｍｍ程度の弾性層を形成したものである。
【００３６】
そして、これらの押圧ローラ５６，５７，５８は、バネ等を利用した公知の加圧機構により所定の荷重（例えば、荷重が１００Ｎ〜２００Ｎ）で加熱板４７に定着ベルト４１、押圧ベルト４８を介して圧接されている。テンションローラ６０は、ステンレス等からなる金属製ローラである。また、これらの押圧ローラ５６〜５８、テンションローラ６０及び加圧ローラ４５は、いずれも加熱板４７に支持されている定着ベルト４１に対して接離可能となるように公知の変位機構により支持されており、例えば、ウォームアップ時において定着ベルト４１から離間した位置に変位するようになっている。
【００３７】
なお、本実施の形態において、複数の押圧ローラ５６〜５８は、導入部押圧ローラ５８、中間部押圧ローラ５７及び導出部押圧ローラ５６と３個配置されているが、配置数は３個に限定されるものではなく、適宜増減してもよい。また、下流側の押圧ローラ５６は、他の２つの押圧ローラに比べて、小型のものを用いているが、これは配置する上での物理的な制約によるものであり、これら押圧ローラを全て同様な大きさで構成してもよい。
このように構成された定着装置１０において、定着ベルト４１は第一加熱ローラ４２と第二加熱ローラ５０とにより所定温度に加熱される。そして、記録用紙ガイド４９より挿入された記録用紙Ｐは、定着ベルト４１と押圧ベルト４８とにより挟持され加熱板４７上で予熱された後、定着ローラ４４と加圧ローラ４５との定着ニップ部Ｎで加熱・加圧されることにより記録用紙Ｐ上のトナー像Ｔが定着されるようになっている。
【００３８】
具体的には、まず、加熱板４７が延在している領域に略対応している予熱領域Ａにおいて、トナー像Ｔは記録用紙Ｐに仮定着される。この仮定着において、トナー像Ｔは記録用紙Ｐに固着するほど十分に溶融された状態となる。さらに定着ニップ部Ｎに対応しているニップ領域Ｃにおいて、トナー像Ｔは加圧され記録用紙Ｐに定着される。
【００３９】
このとき、予熱領域Ａとニップ領域Ｃとの中間の領域である非加圧領域Ｂ（最下流に配置された押圧ローラ５６の回転中心から定着ニップ部Ｎの最上流部までに対応する領域）においては、定着ベルト４１に記録用紙Ｐが押圧される力がほとんど期待できず、かつ、定着ベルト４１に加熱板４７等の位置規制部材の当接がないことから定着ベルト４１の波打ちが発生する。この非加圧領域Ｂでは記録用紙Ｐから発生する水蒸気量が所定値を超えると定着ベルト４１と記録用紙Ｐ間に浮きが生じ、これによる画像乱れが発生してしまう。
【００４０】
この画像乱れは、予熱領域Ａにおける予熱工程において一部のトナー像Ｔが記録用紙Ｐから定着ベルト４１に転移し、その後、記録用紙Ｐが定着ニップ部Ｎに進入して、転移したトナー像Ｔが定着ベルト４１から記録用紙Ｐへ再転移する際、未定着時にあった位置と完全に一致した場所に戻らないために生じるものである。このとき、トナー像Ｔが完全に一致した場所に再転移しない理由は、定着ベルト４１と記録用紙Ｐとが接触した後に、それぞれが完全に同一の移動経路を通らないためであり、これは記録用紙Ｐから発生する水蒸気により定着ベルト４１から記録用紙Ｐが浮き上がってしまうことによるものと考えられる。
【００４１】
この画像乱れを解決するためには、まず、予熱工程において、記録用紙Ｐが定着ベルト４１に接触搬送される部分に押圧ベルト４８と押圧ローラ５６〜５８を設け、定着ベルト４１からの記録用紙Ｐの浮きを防止することが有効である。しかしながら、記録用紙の種類（例えば、コート紙）においては、定着ベルト４１との密着性が比較的良くないものもあり、依然として画像乱れが発生するものがあった。これは、前述したように非加圧領域Ｂにおいて定着ベルト４１から記録用紙Ｐが浮き上がることによるものであり、この非加圧領域Ｂにおいては、定着ベルト４１の裏面から当接し定着ベルト４１の位置を規制する加熱板４７等の位置規制部材を配置することが物理的にできず、また、ニップ領域Ｃまでがストレートパスとなるため、定着ベルト４１内の温度差による定着ベルト４１自身の波打ちが発生し易く、かつ、定着ベルト４１と押圧ベルト４８間にはテンションによる押し付け力も働かないためであると考えられる。
【００４２】
また、非加圧領域Ｂにおける定着ベルト４１からの記録用紙Ｐの浮きは、予熱領域Ａの通過直後に発生するわけではなく、徐々に発生することが分かり、定着ベルト４１あるいは加熱板４７の温度が高いほど発生速度が速くなることが分かった。
【００４３】
そこで、本発明の定着装置１０においては、非加圧領域Ｂの長さをＬ（ｍｍ）、プロセススピードをＳ（ｍｍ／ｓ）、加熱板温度をＴ（℃）とした場合、下式（１）を満足するように構成されている。
Ｌ×（Ｔ−９７）／Ｓ≦４．７  …………………………………………  （１）
【００４４】
これにより、非加圧領域Ｂにおける過剰な水蒸気の発生を抑制すると共に、定着ベルト４１から記録用紙Ｐが浮く前に記録用紙Ｐをニップ領域Ｃに進入させることができ、画像乱れのない良好な定着画像を得ることが可能となる。
【００４５】
なお、定着ベルト４１に沿った加熱板４７の長さを２００〜４００ｍｍ程度の現実的な長さとし、実質的に良好な定着性を得るための加熱板温度Ｔは、１１０℃未満であるとトナーの溶融が不十分となり、１３０度を超えると過剰な水蒸気が発生するため、１１０℃以上１３０°以下であることが好ましい。
【００４６】
次に、式（１）を導いた根拠について、実施例として以下に説明する。
【実施例】
【００４７】
まず、経験的に水蒸気による像ずれは、時間（Ｌ／Ｓ）と温度（Ｔ）との積に相関があることが分かっており、記録用紙Ｐからの水蒸気は、時間（Ｌ／Ｓ）と温度（Ｔ−９７）との積が大きいと出易いことが判明した。
【００４８】
そこで、時間（Ｌ／Ｓ）及び温度（Ｔ）と像ずれとの関係を導くべく、以下のような検証実験を行った。検証実験に用いた定着装置の構成を図２に示す。
【００４９】
図２に示されるように、この定着装置は、実施の形態に係る定着装置と基本的な構成は同様であるが、非加圧領域Ｂにおける像ずれの影響を明確にするために、ニップ領域Ｃの下流側にさらに冷却装置である冷却板７０を設け、これに伴い、定着ベルト４１及び押圧ベルト４８を、共に定着ニップ部Ｎの下流側にまで、延在させて張架させたものである。その他は、実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。なお、冷却板７０の長さは、その最下流部における温度が９０度以下となるような長さに設定されており、定着ニップ部Ｎで加熱加圧されたトナー像Ｔが、十分に冷却された後、記録用紙Ｐ自体の剛性により定着ベルト４１から自然剥離するように構成されている。
【００５０】
以下に、実施例に用いた定着装置の概略仕様を示す。
【００５１】
押圧ベルトとしては、ポリイミドからなる厚さ１３０μｍのベルト基材上に、シリコーンゴムからなる厚さ２０μｍの弾性コート層が積層形成されたものを用いた。
【００５２】
押圧ローラとしては、同様なサイズのものを５個互いに５５ｍｍの間隔で配置し、それぞれのローラは、φ２０ｍｍ（表面ゴム層５ｍｍ）で、ローラ長を３４０ｍｍとし、１５０Ｎの押圧荷重を加えた。
【００５３】
定着ローラ４４及び加圧ローラ４５は、φ９５ｍｍ（表面ゴム層６ｍｍ）で、ローラ長を４００ｍｍとし、２０００Ｎの接触荷重を加え、定着ニップ幅は１８ｍｍとした。また、加熱板４７の定着ベルト４１に沿った長さは、２４０ｍｍとした。
【００５４】
サンプリングチャートとしては、図３に示されるようなパターンを用い、記録用紙Ｐに転写画像を形成し、画像定着を行った。
【００５５】
なお、使用したパターンは、図３において、左からＫ（黒）、プロセスブラックＰＢ（Ｙ，Ｍ，Ｃで形成される黒色）、Ｂ（Ｍ，Ｃで形成される青色）、Ｇ（Ｙ，Ｃで形成される緑色）、Ｒ（Ｙ，Ｍで形成される赤色）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｓ（シアン）の各色からなる四角形のパッチ像であり、これら各色のパッチ像について、その面積率を段階的に異ならせたものを縦方向に複数個段階別に並べたパターン像である。
【００５６】
記録用紙Ｐとしては、王子製紙（株）製ＯＫトップコートＮ  １２７．９ｇｓｍを用い、像ずれの有無を目視により観察した。
【００５７】
このような検証用定着装置を用いて、非加圧領域Ｂの長さＬ、加熱板４７／定着ローラ４４の温度Ｔ及びプロセススピードＳを変化させて、像ずれの発生の有無を検証した。検証結果を表１に示し、この検証結果に対応する式（１）に基づいた計算結果を表２に示す。
【表１】
2005300589.tif 000003
【表２】
2005300589.tif 000004
【００５８】
表１、表２から理解されるように、式（１）の算出結果が大きくなるにつれて像ずれが発生していることがわかる。また、像ずれが発生しない範囲での、式（１）の算出結果の最大値は、４．７であることも理解される。
【００５９】
そこで、式（１）の算出結果が、４．７以下となるように、非加圧領域Ｂの長さＬ、プロセススピードＳ及び加熱板４７の温度Ｔを設定配置することにより、像ずれの発生が防止できることがわかる。
【００６０】
なお、加熱板４７及び定着ローラ４４と定着ベルト４１との温度が同等であると見做せる場合には、式（１）を定着ベルト４１の特性を表わす式として、読み替えることができる。
【００６１】
すなわち、非加圧領域Ｂに対応する定着ベルト４１の長さをＬ（ｍｍ）、定着ベルト４１の進行速度をＳ（ｍｍ／ｓ）、非加圧領域Ｂにおける定着ベルト４１の温度をＴ（℃）としたときに、定着ベルト４１が、
Ｌ×（Ｔ−９７）／Ｓ≦４．７
を満たすように、設定配置されていればよい。
【００６２】
このような条件の下においても、定着ベルトの簡易な設定配置により、上述した場合と同様に過剰な水蒸気の発生を抑制することができ、画像乱れのない良好な定着画像を容易に得ることが可能となる。
【００６３】
以上説明したように、本発明に係る定着装置においては、その構成部材を所定の関係を満たすように設定配置することにより、過剰な水蒸気の発生を抑制すると共に、定着ベルトから記録用紙が浮く前に記録用紙を定着ニップ部に進入させることができ、画像乱れの発生を防止することが検証できた。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る定着装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る関係式を導くために行った検証に用いた定着装置の構成を示す図である。
【図３】検証に用いた画像形成パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０：定着装置、４１：定着ベルト、４２：第一加熱ローラ、４４：定着ローラ、４５：加圧ローラ、４７：加熱板、４８：押圧ベルト、４９：記録用紙ガイド、５０：第二加熱ローラ、５１：アイドラーローラ、５２：クリーニング用ウエブ、５５：クリーニング装置、５６，５７，５８：押圧ローラ、６０：テンションローラ、７０：冷却板、Ａ：予熱領域、Ｂ：非加圧領域、Ｃ：ニップ領域、Ｎ：定着ニップ部、Ｐ：記録用紙
【図１】
2005300589.tif 000005
【図２】
2005300589.tif 000006
【図３】
2005300589.tif 000007